(57)【要約】【課題】この発明は、車両に搭載される内燃機関に関し、冷間時におけるオイル希釈抑制と、温間時における均質性向上とを実現できる内燃機関を提供することを目的とする。【解決手段】燃焼室内に燃料を直接噴射して噴霧を生じさせる燃料噴射弁を有する。上下動するピストン頂面１２ａに、噴霧を通過させる隙間を空け並べて配置された第１突起部３６ａ及び第２突起部３６ｂを有する。内燃機関が冷間状態である場合に、吸気行程において、突起部３６間に噴霧を通過させるピストン位置で、燃料噴射弁に燃料を噴射させる。突起部３６間を形成する第１突起部３６ａ及び第２突起部３６ｂそれぞれの対向面４０は、凸状に湾曲し、噴射方向に向かって対向面間の距離が広がる凸状湾曲面とする。【選択図】図２
2010190201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射して噴霧を生じさせる燃料噴射弁と、
上下動するピストンの頂面に、前記噴霧を通過させる隙間を空けて並べて配置された第１及び第２突起部と、
内燃機関が冷間状態であるか否かを判定する冷間状態判定手段と、
前記冷間状態であると判定された場合に、吸気行程において、前記隙間に前記噴霧を通過させるピストン位置で、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射時期制御手段と、を備え、
前記隙間を形成する前記第１及び第２突起部それぞれの対向面は、凸状に湾曲し、噴射方向に向かって対向面間の距離が広がる凸状湾曲面であること、
を特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記燃料噴射時期制御手段は、冷間状態であるほどピストン頂面に近い位置で、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させ、
前記凸状湾曲面とシリンダ軸線に直交する平面との交線の曲率は、前記ピストン頂面に近い第１位置における該交線の曲率が、該第１位置よりも前記ピストン頂面から遠い第２位置における該交線の曲率よりも高いこと、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ内に燃料を直接噴射するインジェクタを備えた内燃機関が知られている。また、新気と噴射燃料との混合気の均質性向上を目的として、吸気行程において、噴霧長の長い噴霧を生じさせることが知られている。このような構成によれば、吸気流に負けずに噴霧を筒内に広く分散させることができる。その結果、分散した噴霧を好適に吸気流の流れに乗せることができ、混合気の均質性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９４２４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７５９１号公報
【特許文献３】特開２００８−２６１２３１号公報
【特許文献４】特開平１０−３１７９３６号公報
【特許文献５】特開平１１−３２４６７９号公報
【特許文献６】特開２００８−２８０９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、混合気の均質性の要求は、内燃機関の温間時においても冷間時においても同様である。しかしながら、上記従来の内燃機関において、冷間時に噴霧長の長い燃料噴射をすれば、シリンダ内壁に到達した燃料が、シリンダ内壁に付着してオイル希釈の主要因となる。そのため、冷間時にはシリンダ内壁への燃料付着を抑制して、オイル希釈の低減を図ることが求められる。
【０００５】
この課題に対して、特許文献６には、吸気バルブの傘部上側と、ピストン頂面方向とに分けて燃料を噴射するインジェクタが開示されている。確かに、シリンダ内壁に向けた噴射が低減されるため、シリンダ内壁への燃料付着は低減される。しかしながら、シリンダ下方領域に噴射される燃料は吸気流の流れに乗り難いため、温間時における混合気の均質性向上は十分とはいえない。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷間時におけるオイル希釈抑制と、温間時における均質性向上とを実現できる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
燃焼室内に燃料を直接噴射して噴霧を生じさせる燃料噴射弁と、
上下動するピストンの頂面に、前記噴霧を通過させる隙間を空け並べて配置された第１及び第２突起部と、
内燃機関が冷間状態であるか否かを判定する冷間状態判定手段と、
前記冷間状態であると判定された場合に、吸気行程において、前記隙間に前記噴霧を通過させるピストン位置で、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射時期制御手段と、を備え、
前記隙間を形成する前記第１及び第２突起部それぞれの対向面は、凸状に湾曲し、噴射方向に向かって対向面間の距離が広がる凸状湾曲面であることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料噴射時期制御手段は、冷間状態であるほどピストン頂面に近い位置で、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させ、
前記凸状湾曲面とシリンダ軸線に直交する平面との交線の曲率は、前記ピストン頂面に近い第１位置における該交線の曲率が、該第１位置よりも前記ピストン頂面から遠い第２位置における該交線の曲率よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、第１及び第２突起部それぞれの対向面を凸状湾曲面とすることで、第１突起部と第２突起部との隙間（以下、突起部間と記す。）に通過させた噴霧を、コアンダー効果により、前記第１及び第２突起部側に偏向させることができる。偏向させることで、噴霧を拡散させることができる。噴霧を拡散させることで、噴霧長を短くすることができる。
【００１０】
また、第１の発明によれば、冷間時において突起部間に噴霧を通過させるように、燃料噴射時期を制御することができる。上述したように、突起部間を通過させた噴霧は拡散して噴霧長が短くなる。そのため、冷間時においてシリンダ内壁に到達する燃料を低減させることができる。シリンダ内壁への燃料付着を低減させることで、エンジンオイルのオイル希釈を低減することができる。なお、噴霧が筒内の広い範囲に拡散されるため均質性の低下も少ない。また、噴射圧力を弱めないため噴霧の粒度も悪化しない。
【００１１】
さらに、第１の発明によれば、温間時においては、突起部間に噴霧を通過させないことで噴霧長を長く保つことができる。長い噴霧長によれば、燃料を筒内に広く分散させた上で吸気流の流れに乗せることができる。そのため、混合気の均質性を高めることができる。このように、本発明によれば、冷間時においてはオイル希釈の低減を重視し、温間時においては均質性の向上を重視した好適な運転を実現することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、冷間状態であるほど、第１及び第２突起部それぞれの対向面の曲率が高い位置を横切るように噴霧を通過させることができる。つまり、燃焼室内に向けて大きく広がった隙間に噴霧を通過させることができる。大きく広がった隙間を通過する噴霧は、コアンダー効果の影響を強く受けて大きく拡散する。そのため、冷間状態であるほど、噴霧を大きく拡散させて噴霧長を短くし、オイル希釈を低減することができる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、暖機過程中であっても冷間状態が解消されるに従って、突起部間に噴霧を通過させる位置を、上記対向面の曲率が低い位置に向けて、連続的に変更することができる。上記対向面の曲率が低くなるにつれ、コアンダー効果の影響は弱くなるため、噴霧の拡散も小さくなる。噴霧の拡散が小さくなるにつれて、噴霧長は徐々に長くなる。そのため、冷間状態が解消されるに従って、混合気の均質性を高めることが出来る。そのため、本発明によれば、冷間始動初期において噴霧長を短くして、確実なオイル希釈を図りつつ、暖機過程中であっても冷間状態が解消されるに従って、徐々に噴霧長を長く変化させて、均質性の向上をも図る好適な運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１におけるシステム構成を説明するための構成図である。
【図２】実施の形態１におけるピストン１８を燃焼室２２方向から見た図である。
【図３】実施の形態１における突起部３６の形状を示す図である。
【図４】実施の形態１における第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間に噴霧を通過させた場合の噴霧形状を示す図である。
【図５】実施の形態１における燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。
【図６】実施の形態１における冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。
【図７】実施の形態１においてＥＣＵ５０が実施する制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図８】実施の形態２におけるオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。
【図９】実施の形態２においてＥＣＵ５０が実施する制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】実施の形態３におけるアルコール濃度が低い場合のオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。
【図１１】実施の形態３におけるアルコール濃度が高い場合のオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。
【図１２】実施の形態３においてＥＣＵ５０が実施する制御ルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１におけるシステム構成を説明するための構成図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は図示しない複数のシリンダを有している。図１にはそのうちの一つのシリンダ１２の断面が示されている。シリンダ１２はシリンダブロック１４内に形成されている。シリンダ１２の近傍には、冷却水温を検出する水温センサ（図示略）が配置されている。シリンダ１２の内面にはシリンダライナ１６が設けられている。シリンダ１２内には、ピストン１８がシリンダライナ１６に対し摺動可能に配置されている。シリンダブロック１４の上部には、シリンダヘッド２０が組み付けられている。また、シリンダブロック１４内のシリンダ１２、ピストン１８、およびシリンダヘッド２０で囲まれた空間により燃焼室２２が形成されている。シリンダヘッド２０には、燃焼室２２内に向けて、筒内噴射用のインジェクタ２４と点火プラグ２６とが配置されている。
【００１７】
また、シリンダヘッド２０には、燃焼室２２に連通する吸気ポート２８と排気ポート３０とが形成されている。吸気ポート２８の下流端には、吸気ポート２８を燃焼室２２に対して開閉する吸気バルブ３２が設けられている。一方、排気ポート３０の上流端には、排気ポート３０を燃焼室２２に対して開閉する排気バルブ３４が設けられている。
【００１８】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、前述の水温センサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、前述のインジェクタ２４、点火プラグ２６が接続されている。
【００１９】
本実施形態のシステムでは、吸気行程において、吸気バルブ３２を開弁状態とし排気バルブ３４を閉弁状態とする。吸気バルブ３２を開弁状態とすることで、シリンダ内に吸気流が形成される。この吸気流は、新気が吸気ポート２８からシリンダ１２内に流れ込み、排気バルブ３４の傘裏部からピストン頂面１８ａに向かうタンブル流である。また、ＥＣＵ５０は、吸気行程において、インジェクタ２４に燃料（例えば、ガソリンを主燃料とする。）を噴射させて図１に示す噴霧Ｃを生じさせる。噴霧Ｃの噴射方向は、ピストン頂面１８ａに略平行で且つシリンダ軸線方向である。
【００２０】
［実施の形態１における特徴的構成と制御］
ところで、新気と噴霧Ｃとの混合気について、その均質性を高めるには、噴霧Ｃの噴霧長は、吸気流に負けずに燃焼室２２の広い範囲に分散するように、シリンダライナ１６に到達する程度に長いことが望ましい。長い噴霧長とすることで、噴霧Ｃを好適に吸気流の流れに乗せることができ、混合気の均質性を向上させることができる。しかしながら、冷間時においては、シリンダライナ１６に到達した噴霧Ｃがシリンダライナ１６に付着し易い。この付着燃料は、ピストン１８とシリンダライナ１６との摺動面からシリンダブロック１４下部のオイルパン（図示略）内に流れ込み、オイル希釈の原因となる。そのため、冷間時においては、シリンダライナ１６への燃料付着を抑制して、オイル希釈の低減を図ることが求められる。
【００２１】
そこで、このような課題に対して、本実施形態のシステムでは、ピストン頂面１８ａに突起部３６（図１）を設け、後述する図７に示す燃料噴射時期制御ルーチンを実施することにより、冷間時におけるオイル希釈低減と、温間時における均質性向上とを両立することとした。
【００２２】
（実施の形態１における特徴的構成）
まず、本実施形態のシステムの第１の特徴である突起部３６の具体的構成について、図２〜図４を用いて説明する。図２は、実施の形態１におけるピストン１８を燃焼室２２方向から見た図である。突起部３６は、上下動するピストン１８の頂面に設けられている。突起部３６は、インジェクタ２４からの噴霧Ｃ（図１）を通過させる隙間を空けて並置された第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとからなる。以下、第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとを区別しない場合には、単に突起部３６と記す。
【００２３】
突起部３６は、ピストン頂面１８ａの縁部に設けられている。また、突起部３６は、上下動するピストン１８の上死点付近においてインジェクタ２４の近傍に位置する。インジェクタ２４の噴口は、ピストン１８が上死点付近にある場合に、噴霧Ｃが第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間（以下、単に突起部３６間とも記す。）を通過するように設定されている。突起部３６は、ピストン１８の上死点位置において切り込み部３８に収まる。この上死点位置において、インジェクタ２４から噴射された噴霧Ｃは、突起部３６間のピストン頂面１８ａに最も近い位置を通過する。そして、噴霧Ｃは、ピストン１８が上死点位置から下降して突起部３６の高さを越えるまでの間、連続的に突起部３６間を通過する。
【００２４】
図３は、実施の形態１における突起部３６の形状を説明するための図である。図３（Ａ）は、図１のＢ−Ｂ面による突起部３６の断面図である。図３（Ａ）に示すように、第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間を形成するそれぞれの対向面４０は、前記噴霧Ｃの流れを前記第１突起部３６ａ側と第２突起部３６ｂ側とに偏向させるために、凸状に湾曲し、噴射方向に向かって対向面４０間の距離が広がる凸状湾曲面である。すなわち、対向面４０は、図３（Ａ）に示す断面図にて、燃焼室２２に向けて扇状に広がって開口した形状をしている。
【００２５】
図３（Ｂ）は、突起部３６を図２のＡ視方向から見た正面図である。図３（Ｂ）に示すように、対向面４０である凸状湾曲面とシリンダ軸線に直交する平面との交線の曲率は、ピストン頂面１８ａから遠い位置（突起部３６の頭頂部近傍）よりも、ピストン頂面１８ａに近い位置の方が高い。換言すれば、突起部３６の隙間は、ピストン頂面１８ａに近いほど燃焼室に向けて広く開口し、突起部３６の頭頂部ほど狭く開口している。なお、突起部３６間は、頭頂部においても、少なくともインジェクタ２４から噴射された噴霧Ｃが、直接突起部３６に衝突しない程度には開口している。
【００２６】
次に、上述した構成において、第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間（突起部３６間）に噴霧Ｃを通過させることにより生じる作用について説明する。図４は、ピストン頂面１８ａと平行な面によって突起部３６を断面視した断面図である。また、図４は、実施の形態１において、突起部３６間に噴霧Ｃを通過させた場合の噴霧形状を示している。なお、上述した図３（Ｂ）で説明したように、突起部３６間は、ピストン頂面１８ａから近いほど広がっており、遠いほど狭くなっている。
【００２７】
図４（Ａ）は、突起部３６の頭頂部近傍における断面図である。図４（Ａ）に示す噴霧形状ｃ１は、突起部３６が無い場合の噴霧Ｃの形状である。また、図４（Ａ）に示す噴霧形状ｃ２は、コアンダー効果（流体が物体の表面を流れるとき、物体の表面外形へ貼りつくように沿って流れる現象をいう。）により、インジェクタ２４から噴射された噴霧Ｃが、対向面４０（凸状湾曲面）に沿って流れることで拡散した噴霧Ｃの形状を表している。図４（Ａ）に示すとおり、噴霧形状ｃ２はコアンダー効果により、噴霧形状ｃ１に比して噴霧幅が広がると共に噴霧長が短くなる。
【００２８】
図４（Ｂ）は、突起部３６のピストン頂面１８ａ近傍における断面図である。図４（Ｂ）に示す噴霧形状ｃ３は、コアンダー効果により拡散した噴霧Ｃの形状である。ピストン頂面１８ａ近傍では、対向面４０（凸状湾曲面）の曲率が高いため、図４（Ａ）に示す噴霧形状ｃ２に比して、さらに噴霧幅が広がり噴霧長が短くなる。つまり、ピストン頂面１８ａに近いほど、噴霧Ｃの噴霧幅は広がり噴霧長は短くなる。
【００２９】
図５は、実施の形態１における燃料噴射時期と噴霧Ｃの噴霧長との関係を示す関係図である。図５に示す燃料噴射時期ＣＡ０において噴射された噴霧Ｃの形状は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の噴霧形状ｃ１に対応している。燃料噴射時期ＣＡ０は、噴霧Ｃが第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間を通過しなくなる境界を示している。また、図５に示す燃料噴射時期ＣＡ１において噴射された噴霧Ｃの形状は、図４（Ａ）の噴霧形状ｃ２に対応している。図５に示す噴射燃料時期ＣＡ２において噴射された噴霧Ｃの形状は、図４（Ｂ）の噴霧形状ｃ３に対応している。
【００３０】
図４で説明したコアンダー効果により、図５に示す上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）位置において、第１突起部３６ａと第２突起部３６ｂとの隙間を通過する噴霧Ｃの噴霧長が最も短くなる。上記図３（Ｂ）で説明した突起部３６の形状によれば、突起部３６間は、ピストン頂面１８ａから頭頂部に向かって狭くなっているため、図５に示すようにピストン１８が上死点位置から下がるにつれて、噴霧長は徐々に長くなる。そして、噴霧が突起部３６間を通過しなくなる燃料噴射時期ＣＡ０以降は、インジェクタ２４から噴射された噴霧Ｃは元の形状を保つため、一定の噴射長となる。
【００３１】
（実施の形態１における特徴的制御）
次に、本実施形態のシステムの第２の特徴である燃料噴射時期制御について、図６〜図７を用いて説明する。冷間始動した内燃機関１０は、暖機過程の経過に従って徐々に冷却水温や油温（以下、冷却水温等という。）が上昇する。冷却水温等が上昇するにつれて、オイル希釈量は減少し、混合気の均質性向上を図ることができる。そこで、本実施形態の燃料噴射時期制御では、暖機過程中であっても、冷却水温等の上昇によるオイル希釈量の減少を考慮して、噴霧Ｃの噴霧長を、冷却水温等の上昇に従って徐々に長くするように燃料噴射時期を制御することとした。
【００３２】
具体的な制御の概要について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１における冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。実線６２は、噴霧長と燃料噴射時期との関係を示しており図５で説明した通りである。実線６４は、冷却水温と燃料噴射時期との関係を示している。
【００３３】
本実施形態のシステムにおける燃料噴射時期制御では、冷間始動当初は、冷却水温等が低いため、燃料噴射時期をＣＡ０から上死点位置まで進角させて燃料を噴射する。実線６２に示す通り、上死点位置において噴霧Ｃの噴霧長は最も短くなる。その後、冷却水温等の上昇に従い、燃料噴射時期ＣＡ０からの進角値を徐々に小さくする（実線６４）。進角値を小さくするに従って、噴霧Ｃの噴霧長は徐々に長くなる（実線６２）。即ち、冷却水温の上昇に従って、噴霧長を徐々に長くする。
【００３４】
図７は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期制御ルーチンを記憶している。燃料噴射時期制御ルーチンは、例えば暖機過程においてサイクル毎に実行される。まず、ステップ１００において、ＥＣＵ５０は冷間時であるか否かを判定する。例えば、始動後所定時間が経過していない場合や、所定サイクル数に満たない場合、水温センサにより検出された冷却水温（又は油温）相当値が暖機判定閾値よりも低い場合に冷間時であると判定される。
【００３５】
ステップ１００で冷間時であると判定されなかった場合、即ち、温間時である場合には、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期を図６に示すＣＡ０以降に設定し、本ルーチンを終了する。一方、冷間時であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、水温センサから検出された冷却水温（又は油温）相当値を読み込み（ステップ１１０）、冷却水温ｔに代入する（ステップ１２０）。
【００３６】
続いて、ステップ１３０において、ＥＣＵ５０は、冷却水温に応じた燃料噴射時期を算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、図６に示す関数ｆを記憶しており、関数ｆに冷却水温ｔを代入して燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出する。燃料噴射時期Ａｉｎｊは、冷間時においてＣＡ０よりも進角した値となる（図６）。また、関数ｆによれば、冷間始動直後等の冷間水温ｔが低い場合ほど、吸気行程の上死点に向けて大きく進角した燃料噴射時期Ａｉｎｊが算出される。なお、暖機過程の経過に伴って冷間水温ｔは上昇するため、燃料噴射時期Ａｉｎｊの進角値はＣＡ０に向かって徐々に小さくなる。ＥＣＵ５０は、現サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出した後、本ルーチンを終了する。
【００３７】
他のルーチンにおいて、ＥＣＵ５０は、算出した燃料噴射時期Ａｉｎｊに基づいてインジェクタ２４に燃料を噴射させる。さらに、次サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出するために、再び図７に示す燃料噴射時期制御ルーチンを実行する。
【００３８】
以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、温間時においては、燃料噴射時期をＣＡ０以降とする。そのため、突起部３６間に噴霧Ｃを通過させないで、噴霧長を長く保ったまま筒内に噴霧Ｃを供給することができる。長い噴霧長によれば、燃料を筒内に広く分散させた上で吸気流の流れに乗せることができる。そのため、混合気の均質性を高めることができる。
【００３９】
また、図７に示すルーチンによれば、冷間時においては、冷却水温が低いほど、燃料噴射時期をＣＡ０から吸気行程の上死点に向けて進角させることができる。そのため、冷却水温の低い冷間始動当初は、噴霧Ｃの噴霧長を最も短くして、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。シリンダ内壁への燃料付着を低減することで、エンジンオイルのオイル希釈を低減することができる。さらに、図７に示すルーチンによれば、暖機過程中であっても、冷却水温の上昇に従って、燃料噴射時期をＣＡ０からの進角値を小さくすることができる。そのため、暖機過程中であっても、冷却水温の上昇に従って、噴霧Ｃの噴霧長を徐々に長くして、混合気の均質性を高めることが出来る。
【００４０】
このように、本実施例のシステムによれば、温間時における均質性向上と、冷間時におけるオイル希釈低減とを両立することができる。特に、暖機過程中であっても、冷却水温の上昇に伴って、徐々に噴霧長を長くできるため、オイル希釈によるＭＩＬ点灯を確実に回避しつつ、混合気の均質性向上、全開（ＷＯＴ：Wide Open Throttle）性能向上を図ることができる。
【００４１】
尚、上述した実施の形態１においては、インジェクタ２４が前記第１の発明における「燃料噴射弁」に、第１突起部３６ａが前記第１の発明における「第１突起部」に、第２突起部３６ｂが前記第１の発明における「第２突起部」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「冷間状態判定手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１及び第２の発明における「燃料噴射時期制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４２】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図８〜図９を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、オイル希釈率を計測又は推定する構成を備え、ＥＣＵ５０に後述する図９のルーチンを実施させることで実現することができる。尚、オイル希釈率を計測又は推定する構成については、例えば、特開平１０−３１７９３６や特開２００４−１９７５９１号公報に開示されている公知の内容であるためその説明を省略する。
【００４３】
［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、冷却水温等に応じて燃料噴射時期を制御することで、冷却水温等に応じたオイル希釈低減と、混合気の均質性向上とを図ることができる。ところで、冷却水温等が上がってくるとオイル希釈量は減少する傾向がある。この傾向を鑑みて、より詳細に燃料噴射時期を制御できることが望ましい。そこで、本実施形態においては、実施の形態１の制御にオイル希釈率を加味して、より好適な燃料噴射時期の制御を実現することとした。
【００４４】
具体的な制御の概要について図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２におけるオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。図８に示す実線ａ〜ｃは、オイル希釈率の違いによる燃料噴射時期の違いを示している。オイル希釈率は実線ａ〜ｃのうち実線ａが最も高く、実線ｃが最も低い。
【００４５】
本実施形態のシステムにおける燃料噴射時期制御では、オイル希釈率ａ〜ｃに応じて燃料噴射時期をＣＡ０から進角させる。オイル希釈率が高い場合には、さらなるオイル希釈を抑える必要があるため、燃料噴射時期を大きく進角させて、噴霧長を短くし、シリンダライナへの燃料付着を抑制する。例えば、冷間時のある冷却水温ｔ１において、オイル希釈率ａの場合には、燃料噴射時期をＣＡ０からＣＡ３まで大きく進角させる。
【００４６】
一方、冷間時であっても、オイル希釈率が低い場合には、ＭＩＬ点灯に至らないと判断できるため、燃料噴射時期の進角値は小さく止め、噴霧長をあまり短くせず、混合気の均質性向上を図る。例えば、冷間時のある冷却水温ｔ１において、オイル希釈率ｃの場合には、燃料噴射時期をＣＡ３よりも進角値の小さいＣＡ１とする。
【００４７】
図９は、上述の動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１１０〜ステップ１３０の処理がステップ２１０〜ステップ２３０に置き換えられている点を除き、図７に示すルーチンと同様である。以下、図９において、図７に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４８】
図９に示すルーチンでは、上述したステップ１００で冷間時と判断された場合に、ＥＣＵ５０は、冷却水温（又は油温）とオイル希釈率の相関値を読み込み（ステップ２１０）、冷却水温ｔとオイル希釈率ｄにそれぞれ代入する（ステップ２２０）。
【００４９】
続いて、ステップ２３０において、ＥＣＵ５０は、冷却水温とオイル希釈率とに応じた燃料噴射時期を算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、図８に示す関数ｆを記憶しており、関数ｆに冷却水温ｔとオイル希釈率ｄとを代入して燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出する。燃料噴射時期Ａｉｎｊは、冷間時においてＣＡ０よりも進角した値となる（図８）。冷却水温と燃料噴射時期との関係は、上述した図６と同様であり、冷間水温ｔが低いほど燃料噴射時期は吸気行程の上死点に向けて進角した値となる。加えて、本実施形態では、冷却水温ｔが同じであっても、オイル希釈率ｄが低いほど、燃料噴射時期のＣＡ０からの進角値を小さくする（図８の実線ａ〜ｃ）。ＥＣＵ５０は、現サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出したした後、本ルーチンを終了する。
【００５０】
他のルーチンにおいて、ＥＣＵ５０は、算出した燃料噴射時期Ａｉｎｊに基づいてインジェクタ２４に燃料を噴射させる。さらに、次サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出するために、再び図９に示す燃料噴射時期制御ルーチンを実行する。
【００５１】
以上説明した通り、図９に示すルーチンによれば、冷間時において、オイル希釈率が低いほど燃料噴射時期の進角値を小さくすることができる。つまり、オイル希釈率が高い場合には、燃料噴射時期の進角値を大きくして噴霧長を短くすることができる。噴霧長を短くすることで、シリンダライナ１６への燃料付着を抑制し、オイル希釈率の更なる上昇を抑制することができる。一方、暖機過程中であっても、オイル希釈率が低い場合には、燃料噴射時期の進角値を小さくして噴霧長を長くすることができる。即ち、オイル希釈によるＭＩＬ点灯が生じない範囲と判断して、混合気の均質性向上を図ることができる。また、冷却水温と燃料噴射時期との関係においては、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
このように、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、オイル希釈によるＭＩＬ点灯を回避しつつ、暖機過程中であっても、冷却水温の上昇に伴うオイル希釈量の減少に応じて、噴霧長を徐々に長くすることができる。そのため、好適に均質性向上を図ることができる。
【００５３】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図１０〜図１２を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態２のシステム構成において、インジェクタ２４にガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射させ、アルコール濃度を計測又は推定する構成を備え、ＥＣＵ５０に後述する図１２のルーチンを実施させることで実現することができる。尚、アルコール濃度を計測又は推定する構成については、例えば、特開２００４−１９７５９１や特開２００８−２６１２３１号公報に開示されている公知の内容であるためその説明を省略する。
【００５４】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態２では、冷却水温等とオイル希釈率とに応じて燃料噴射時期を制御することで、好適に冷間時のオイル希釈低減と混合気の均質性向上とを図ることができる。ところで、冷間時に噴霧Ｃの広がり角（噴霧幅）が大きくなると吸気バルブ３２と干渉しやすくなる。吸気バルブ３２に付着したガソリンは、ＰＭ粒子数増加の主要因となる。そこで、本実施形態では、実施の形態２の制御にアルコール濃度を加味して、ＰＭ粒子数の増加を抑制した好適な燃料噴射時期の制御を実現することとした。
【００５５】
具体的な制御の概要について図１０〜図１１を用いて説明する。図１０は、実施の形態３におけるアルコール濃度が低い場合のオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。図１１は、実施の形態３におけるアルコール濃度が高い場合のオイル希釈率と冷却水温と燃料噴射時期と噴霧長との関係を示す関係図である。図１０及び図１１に示す実線ａ〜ｃは、オイル希釈率の違いによる燃料噴射時期の違いを示している。オイル希釈率は実線ａ〜ｃのうち実線ａが最も高く、実線ｃが最も低い。オイル希釈率については図８で説明した内容と同様であるため、詳細な説明は省略する。簡単には、オイル希釈率が高いほど燃料噴射時期を大きく進角させる。
【００５６】
図１０と図１１を比較すると、アルコール濃度が低い図１０の方が、実線ａ〜ｃの傾きが急峻である。また、冷間時のある冷却水温ｔ１における燃料噴射時期の進角値は、アルコール濃度が低い図１０の方が小さい。本実施形態においては、アルコール濃度が高い場合、即ち、ガソリン濃度が低いほど、進角値を小さくして噴霧長を長くする。一方、アルコール濃度が高い場合、即ち、ガソリン濃度が低いほど、進角値を大きくして噴霧長を短くする。
【００５７】
図１２は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ２１０〜ステップ２３０の処理がステップ３１０〜ステップ３３０に置き換えられている点を除き、図９に示すルーチンと同様である。以下、図１２において、図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５８】
図１２に示すルーチンでは、上述したステップ１００で冷間時と判断された場合に、ＥＣＵ５０は、冷却水温（又は油温）とオイル希釈率とアルコール濃度との相関値を読み込み（ステップ３１０）、冷却水温ｔとオイル希釈率ｄとアルコール濃度ｅとにそれぞれ代入する（ステップ３２０）。
【００５９】
続いて、ステップ３３０において、ＥＣＵ５０は、冷却水温とオイル希釈率とアルコール濃度に応じた燃料噴射時期を算出する。具体的には、ＥＣＵ５０は、図１１及び図１２に示す関数ｆを記憶しており、関数ｆに冷却水温ｔとオイル希釈率ｄとアルコール濃度ｅとを代入して燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出する。燃料噴射時期Ａｉｎｊは、冷間時においてＣＡ０よりも進角した値となる（図１０、図１１）。冷却水温及びオイル希釈率と燃料噴射時期との関係は、上述した図８と同様であり、燃料噴射時期は、冷間水温ｔが低いほど吸気行程の上死点に向けて進角した値となり、オイル希釈率が低くなるに従い進角値は小さくなる。加えて、本実施形態では、アルコール濃度ｅが低いほど燃料噴射時期のＣＡ０からの進角値を小さくする。一方、アルコール濃度ｅが高いほど燃料噴射時期のＣＡ０からの進角値を大きくする。ＥＣＵ５０は、現サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出した後、本ルーチンを終了する。
【００６０】
他のルーチンにおいて、ＥＣＵ５０は、算出した燃料噴射時期Ａｉｎｊに基づいてインジェクタ２４に燃料を噴射させる。さらに、次サイクルにおける燃料噴射時期Ａｉｎｊを算出するために、再び図１２に示す燃料噴射時期制御ルーチンを実行する。
【００６１】
以上説明した通り、図１２に示すルーチンによれば、冷間時において、アルコール濃度が低いほど、即ち、ガソリン濃度が高いほど、燃料噴射時期の進角値を小さくすることができる。進角値を小さくすることで、冷間時であってもコアンダー効果による噴霧の広がりを小さくすることができる。噴霧の広がりを小さくすることで、ガソリン濃度の高い燃料が吸気バルブ３２に付着して、ＰＭ粒子数が増加することを抑制することができる。
【００６２】
また、図１２に示すルーチンによれば、冷間時において、アルコール濃度が高いほど、燃料噴射時期の進角値を大きくすることができる。アルコール濃度が高い場合には、吸気バルブ３２への燃料付着によるＰＭ粒子数の増大は少ない。反面、シリンダライナ１６への燃料付着によるオイル希釈の問題が相対的に大きくなる。そのため、進角値を大きくすることで、噴霧長を短くして、シリンダライナ１６への燃料付着を抑制することができる。また、冷却水温及びオイル希釈率と燃料噴射時期との関係においては、実施の形態１及び２と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
このように、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１及び２と同様の効果に加えて、オイル希釈によるＭＩＬ点灯の危険を回避しつつ、アルコール濃度に応じて、吸気バルブ３２へのガソリン付着によるＰＭ粒子数の増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  内燃機関
１２  シリンダ
１６  シリンダライナ
１８、１８ａ  ピストン、ピストン頂面
２２  燃焼室
２４  インジェクタ
２８  吸気ポート
３２  吸気バルブ
３６、３６ａ、３６ｂ  突起部、第１突起部、第２突起部
４０  対向面
Ｃ  噴霧
【図１】
2010190201.tif 000003
【図２】
2010190201.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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